基于专利信息的生物农药发展现状及趋势分析

作者：刘熙东 华南农业大学

生物农药的定义、范围没有统一的标准，但其毒副作用小、安全、环境兼容性好等特点得到公认，已成为全球农药产业新的发展趋势。2015年，中国农药进出口遭遇近5年来的首次量价双降的态势;2016年1-5月，我国农药行业规模以上企业，化学原药制造利润82.13亿元, 同比增幅为6.5%;生物农药制造利润10.59亿元，同比增幅高达22.3%。2015年2月，农业部在《到2020年农药使用量零增长行动方案》中提出到2020年农药使用总量零增长的目标，推动了农业生态环境保护与治理新的变革，因此生物农药的研究及发展倍受关注。

专利情报分析是指跟踪、研究、分析某一技术领域以及竞争对手的专利，以获得超越竞争对手为目的的企业竞争情报活动。把专利数据转变为专利情报能显著地 推动国家和企业实施专利战略和建立技术竞争优势。通过对生物农药产业专利信息的分析，了解其研究热点、发展趋势以及潜在风险，以期对中国的生物农药产 业发展提供参考。

1 数据来源及检索方法

以1996年1月1日-2015年12月31日之间公开的专利为研究对象，采用Innography专利检索与分析平台等工具进行分析。参照发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》关于生物农药范围的规定，从 IPC分类途径、生物农药定义途径、生物农药成分途径 3种方式对生物农药专利进行检索并收集，去重除杂后得到数据集合。

2 国家层面的分析

2.1生物农药专利来源国分析

根据上述检索方法，共检出全球生物农药专利申请 72 325件，授权专利27 336件，其中有效专利18 208件。 根据发明人国籍判断技术来源的方法，发现一半以上专利来自美国、德国和中国，日本也有大量的专利申请，结果见表1。中国的专利申请和专利授权量均列全球第3, 是生物农药专利大国。

2.2生物农药专利技术应用国趋势分析

生物农药专利受理国家和地区主要为中国、美国、 PCT和欧洲（见图1 ）,与专利技术来源国并不一致。受理专利申请的趋势方面，欧洲稳中有降,PCT申请保持稳定，美国稳中有升，而中国呈现爆发增长的趋势，与美国、欧洲和PCT申请稳定的趋势形成强烈反差。这跟中国近年的专利申请数据受政策等因素影响较大有关，也有国外申请人在中国大量专利布局的原因，显示了国内外研究机构对中国生物农药市场及前景的重视。

2.3生物农药专利技术来源以及技术应用国家对比分析

专利布局能最大限度地保护申请人的专利技术并 抑制竞争对手。因此，重要的专利技术往往会在主要的技术研究国、产品生产国以及潜在的销售市场申请专利 保护，将这些专利技术受理国家或组织统称为技术应用国。生物农药专利主要技术来源国与技术应用国对照情况见表2。

从表2可以看出：国外生物农药主要技术来源国和技术应用国非常集中，80%以上的专利申请集中在排名前10位的国家和地区。中国、美国、日本、韩国和加拿大既是专利技术来源大国，也是专利技术应用大国，但许多专利来源大国并不是专利应用大国，如德国、英国、法国、瑞士等技术发达国家；即使与中国、美国、日本、韩国等同为技术来源与技术应用大国，来源专利和应用专利数量也不一致，如美国来源的专利有19818件，但在美国应用的专利仅有8173件，其差额11635件,借用贸易顺差的概念，美国是专利净输出国家，专利顺差为11635件；类似的国家还有德国、日本、英国、法国等国家，均为专利净输出国家。中国的情况与美国相反,来自中国的专利6747件，但在中国应用的专利是13834件，中国专利逆差7087件，也就是说国外来华申请专利数量远大于中国对外申请，中国是全球最大的专利逆差国家。这说明在生物农药领域，专利输出及区域布局非常普遍，技术发达国家看好生物农药产业的发展前景，对中国等全球主要技术研究及应用国家进行大量专利布局，这既有利于中国研究者吸收利用国外现有的专利技术，也造成了中国生物农药产业发展的壁垒。

3.1生物农药专利申请人竞争力分析

“专利强度”是Innography平台专利价值的综合判断指标，与权利要求数量、引用与被引用次数、是否涉案、专利时间跨度、同族专利数量等参数决定，其数值的大小可以综合反映出该专利的文献价值大小，快速地判断专利申请人的竞争力。将申请人专利数量、专利强度、机构实力3种指标结合,可获得申请人竞争力气泡图(见图2)，气泡大小代表专利数量，横坐标代表专利技术性强度，纵坐标代表专利权人实力。

从图2可以看出：

1)处于横坐标前方，技术性最强的5家公司分别是拜耳、先正达、巴斯夫、杜邦、陶氏。另据Agrow资讯,2015年世界农药公司6强为先正达、拜耳、巴斯夫、陶氏、孟山都、杜邦，生物农药TOP5均为世界农药排名前6的公司，说明传统农药巨头非常重视生物农药的开发，在生物农药领域已有大量的专利积累，技术壁垒较为明显。

2)在TOP5之后，有阿斯利康、赛诺菲、诺维信、诺华、 辉瑞等生物制药公司，这表明生物农药与生物制药的研究有逐渐交叉的趋势，制药公司在生物技术方面的优势使其在生物农药的竞争中占有一席之地,说明了在进行生物农药的技术攻关中加强与生物制药公司的协同与合作不可忽视。

3)在20强中还有宝洁、强生为代表的日化公司，以雀巢为代表的食品企业，说明生物农药未来的应用范围可能涉及到日化及食品领域，生物农药研究机构加强与日化、食品等行业的合作交流，或将有更大的发展空间。

3.2生物农药核心专利权人分析

核心专利尚没有统一的定义,常用的核心专利识别方法有专家智慧法、专利指标体系法、专利指标频次统计法、专利共类分析法、基于布拉德福定律的分析方法、 政府投资背景分析法、专利诉讼信息分析法等。本文的专利强度指标综合性了上述多种识别因素,可作为核心专利的判断指标，筛选出全球生物农药核心专利申请人20强 (见表3),表中排名变化由核心专利与普通专利申请量排名对比得出。

从表3可以看出：核心专利TOP5是拜耳、巴斯夫、先正达、陶氏化学、杜邦，与专利竞争力TOP5基本相同，均为大型农药公司。结合图2可以发现,住友排名下降4位，孟山都、石原等传统农药企业更是跌出了核心专利20强榜单。相反，辉瑞集团、诺和诺德、龙沙集团、默克集团等生物制药公司核心专利竞争力大幅增强；卫生护理公司强生竞争力提升，艺康集团、金佰利公司、庄臣公司等健康、清洁护理的公司也超越了其它传统农药企业，挺进核心专利20强榜单，研究范围与生物农药交集加大，是潜在的合作伙伴。

综合来看，除几大农药巨头外核心专利竞争力依然领先；生物制药公司的核心专利竞争力有可能改变农药市场竞争格局；健康、清洁护理公司的核心专利也有一 定优势。说明安全性较高的生物农药在健康、清洁护理 领域可能有广阔应用前景，如植物源杀虫剂在控制人类病媒蚊虫方面,生物衣药在食品生产中的应用研究。

3.3生物农药主要专利申请人申请趋势分析

拜耳、巴斯夫、先正达、陶氏和杜邦这5家公司共申请专利21 105件，占国外专利申请量的38.2%。以这5家公司为代表对生物农药专利申请人申请趋势进行分析(见图3)。

3.4生物农药主要专利申请人专利区域布局分析

对拜耳、巴斯夫、先正达等8家申请人的专利申请国别进行统计,得到生物农药主要申请人专利区域布局图 (见图4)。从图4可以看出：生物农药专利主要申请人大致按美国、中国、日本、澳大利亚、阿根廷、巴西、墨西哥和 韩国的顺序进行专利布局。具体来看，美国是全球生物农药的研究中心，是专利布局的首选地；中国凭借良好的市场前景及创新的规模，也成为专利布局的重点。日本、韩国等技术发达国家，以及加拿大、澳大利亚、阿根廷、巴西和墨西哥等农业市场大国，均为专利布局不可忽视的国家。分析还发现公司之间所关注市场的差异性，比如，日本石原在中国的专利申请超过美国，表明了石原对中国市场更为重视,但孟山都更重视其它市场。

4 技术层面分析

生物农药专利的主要技术来源国是美国和德国，申请人20强均为国外公司，说明国外代表了主流的生物农药专利技术水平及发展。以国外专利信息为对象进行技术层面分析，辨析生物农药发展的热点及趋势，为我国生物农药产业发展提供借鉴。

4.1生物农药专利技术文本聚类分析

为了研究国外专利技术主题的发展变化，将生物农药专利分为1996—2010年与2011—2015年2个专利集合，采用文本聚类法，分别对分析集合中的核心关键词进行提取(见图4、5),在图中，模块颜色和面积代表不同的技术种类和数量，内环为1级分类，显示专利集合中最为主要的技术关键词，外环为2级分类，是对1级分类的进一步提炼，挖掘出更为细化的技术关键词。

通过图5、6的对比可知：分子式、活性成分及植物生长一直是国外生物农药研究主题，但在2011年后，害虫控制取代了药物控制、植物病害取代了植物保护，提取取代了有效含量，国外专利技术向着更加具体和深入的方向发展。结合技术主题的2级分类，对2个阶段的技术主题进行比较,发现如下变化趋势。

1)剂型、混剂相关的研究增加。2011年后,2级分类中大量出现药剂、制剂、水、油、有机溶剂、聚合颗粒、杀虫混合物、组合物和配方等，说明随着时间的推移，生物农药原药开发难度逐渐加大，加上生物农药对剂型的高要求，国外对生物农药剂型及混剂的开发研究倍受重视，成为国外研究趋势之一。

2)生物农药的研究已进入分子生物学层面。相对于 2010年前的技术主题,2011年后分子式、烃基、通式词语等明显减少，而核酸、蛋白质、衍生物、NA结构、肽、转基因等词语逐渐增加，这说明生物技术手段已广泛用于生 物农药的研究，国外生物农药领域的研究前沿，已进入了生物化学和分子生物学层面。

3)生物农药与种子、肥料的协同成为新动向。2011年后，种子、植物繁殖材料、聚合物、控制、释放、处理种子、复合物等词语的出现频率大量增加，说明种子处理剂成 为新的增长点，种药肥一体化技术成为新的关注点。

4.2国外在华专利技术点分析

在审专利是指公开但尚未授权的发明专利，关注国外在华在审专利，有利于保护自身发展路线和国内市场，选择有利的时机干预竞争对手的专利战略。鉴于中国已成为国外主要申请人的布局重点，对华专利的分析还可以了解国外竞争对手的研究动态，判断当前研究热点, 预测未来发展方向。分别以国外在华授权专利和在审专利为对象,从中提取高频关键词，揭示国外在华的专利权优势领域及专利布局的主要方向（表4）.

从表4可以看出：国外在华授权专利涉及杀虫剂、除草剂、植物生长调节剂、抗菌物质等所有门类；而在审专利中，除草剂、植物生长调节剂、抗菌物质所占比例比较稳定,依然是国外研究重点，但杀虫剂、害虫控制、杀虫蛋白等研究明显减少，说明国外生物农药杀虫剂的专利研究步伐放缓。

与授权专利研究技术点相比较，在审专利涉及苏云金杆菌、诱导抗性、节肢动物等研究大量增加，而有机溶剂、乳酸菌、菌落、杀虫剂和氨基酸的研究有所减少，这表明诱导抗性可能是国外生物农药新的发展重点，而苏云金杆菌相关产品在未来仍具有旺盛的生命力。

5 研究结论及建议

1)以美国、德国为首的技术发达国家,通过跨国农药公司，在生物农药领域的竞争中占有绝对优势，没有中国机构进入全球20强。全球生物农药专利TOP5均为农药销售排名前6的公司，而且专利年申请量呈明显的上升趋势,说明跨国农药公司对生物农药的发展前景非常看好,投入大量资金和人力用于生物农药的研发。因此，国内研究机构可采用跟踪吸收的发展策略,积极利用国外专利技术，提高研究起点。

2)国外主要申请人已在全球进行大量专利布局，多数申请人把中国作为专利布局重点国家，中国是全球最大的专利逆差国家。国外在华专利布局涉及杀虫剂、杀菌剂、除草剂及植物生长调节剂等各种农药类型，专利壁垒严重。因此，国内相关企业要树立风险意识,关注国外在华专利布局动态，积极运用法律手段干预竞争对手的战略并保护自身的发展。

3)国外生物农药技术主要掌握在跨国农药企业手中，但生物制药企业在专利申请量及核心专利的竞争中都占有一席之地，有可能改变未来农药市场的竞争格局。 此外，健康、清洁卫生企业在核心专利的竞争中优势凸显，日化企业、食品企业也不可忽视，说明生物农药可能在健康、清洁卫生、日化以及食品等领域具有广阔的应用前景，这也契合这些行业天然、生态、安全的发展趋势。因此，国内研究机构可以整合资源，关注生物制药等生物技术公司的发展，寻找合作机会，同时，加强与健康、清洁卫生等企业的交流,开拓新的应用领域。

4)剂型研究、转基因植物、种药肥一体化技术，诱导抗性是国外生物农药发展的最新方向；生物农药的研究已进入到分子生物学技术层面；涉及苏云金杆菌、诱导抗性、节肢动物等技术点的研究急剧增加，而杀虫剂、有机溶剂、氨基酸、乳酸菌等技术点的研究有所减少。 因此，国内研究机构应该了解国外技术热点和发展趋势，并结合自身研究基础和优势条件选择攻关项目。